10 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Morfologi dan Taksonomi Kapulaga

II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Morfologi dan Taksonomi Kapulaga (Amomum compactum Soland. ex
Maton)
Kapulaga merupakan tanaman tahunan berupa perdu dengan tinggi 1,5 m,
berbatang semu, buahnya berbentuk bulat, membentuk anakan berwarna hijau.
Mempunyai daun tunggal yang tersebar, berbentuk lanset, ujung runcing dengan
tepi rata.Pangkal daun berbentuk runcing dengan panjang 25-35 cm dan lebar 1012 cm, pertulangan menyirip dan berwarna hijau (Maryani, 2003).
Batang
kapulaga disebut batang semu, karena terbungkus oleh pelepah daun yang
berwarna hijau, bentuk batang bulat, tumbuh tegak, tingginya sekitar 1-3 m.
Batang tumbuh dari rizome yang berada di bawah permukaan tanah, satu rumpun
bisa mencapai 20-30 batang semu, batang tua akan mati dan diganti oleh batang
muda yang tumbuh dari rizoma lain (Sumardi, 1998).
Kapulaga berbunga majemuk, berbentuk bonggol yang terletak di pangkal
batang dengan panjang kelopak bunga 12,5 cm di kepala sari terbentuk elips
dengan panjang 2 mm, tangkai putik tidak berbulu, dan berbentuk mangkok.
Mahkota berbentuk tabung dengan panjang 12,5 mm, berwarna putih atau putih
kekuningan. Mahkota berbuah kotak dengan biji kecil berwarna hitam (Maryani,
2003).
Buahnya berupa buah kotak,terdapat dalam tandan kecil-kecil dan pendek.
Buah bulat memanjang, berlekuk, bersegi tiga, agak pipih, kadang-kadang
berbulu, berwarna putih kekuningan atau kuning kelabu.Buah beruang 3, setiap
ruang dipisahkan oleh selaput tipis setebal kertas.Tiap ruang berisi 5-7 biji kecil-
10
11
kecil, berwarna coklat atau hitam, beraroma harum yang khas. Dalam ruang bijibiji ini tersusun memanjang 2 baris, melekat satu sama lain (Sinaga, 2008). Buah
tersusun rapat pada tandan, terdapat 5-8 buah pada setiap tandannya. Bentuk buah
bulat dan beruang tiga, setiap buah mengandung 14-16 biji dan kulit buah berbulu
halus. Panjang buah mencapai 10-16 mm (Sumardi, 1998).
Kapulaga di daerah Sumatra dikenal dengan nama roude cardemon
(Aceh), kalpulaga (Melayu), pelage puwar (Minangkabau), di Jawa dikenal
dengan nama palago (Sunda), kapulaga (Jawa), Kapulaga (Madura), dan
kapolagha (Bali). Di Sulawesi dikenal dengan nama kapulaga (Makassar) dan
gandimong (Bugis) (Maryani, 2003).Kedudukan taksonomi kapulaga menurut
Backer dkk. (1968), sebagai berikut:
Kerajaan : Plantae
Divisi : Spermatophyta
Kelas : Liliopsida
Bangsa : Zingiberales
Suku : Zingiberaceae
Marga : Amomum
Jenis : Amomum compactum Soland. ex Maton
Tanaman kapulaga berasal dari pegunungan Malabar, pantai barat
India.Tanaman ini laku di pasar dunia, sehingga banyak ditanam di Srilanka,
Thailand dan Guatemala, sedangkan di Indonesia, kapulaga mulai dibudidayakan
sejak tahun 1986. Tanaman kapulaga tergolong dalam herba dan membentuk
rumpun, sosoknya seperti tumbuhan jahe dan dapat mencapai ketinggian 2 - 3
meter dan tumbuh di hutan-hutan yang masih lebat (Anonim, 2011).Kapulaga
(Amomum compactum Soland. ex Maton) bersinonim dengan Amomum
cardamomum Willd dan Amomum kapulaga Sprague (Sinaga, 2008).
12
1
1
2
2
Gambar 1. Tanaman Kapulaga
Keterangan: 1. Daun, 2. Batang
Kapulaga hidup subur di
ketinggian 200 - 1.000 m
dpl, suhu antara 20 – 30 °C
(cenderung
lebih
baik
ditanam di dataran tinggi)
(Anonim, 2011).
Gambar 2. Buah Kapulaga yang
masih berada pada tandan buah dan
bunga.
Keterangan : 1. Buah, 2. Bunga
B. Kegunaan Kapulaga
Menurut Sinaga (2008), air rebusan seluruh bagian tanaman kapulaga
digunakan untuk obat kuat bagi orang yang merasa lemas atau lemah akibat
kecapaian. Juga berguna bagi orang yang berpenyakit encok atau rematik.Kadangkadang juga digunakan sebagai afrodisiaka (untuk meningkatkan libido).
Rimpang sering digunakan untuk menghilangkan bau mulut, untuk obat
batuk,
dan
menurunkan
panas
(sebagai
anti-piretikum).Rimpang
yang
dikeringkan, digiling, lalu direbus dapat menjadi minuman penghangat bagi orang
yang kedinginan, terutama bagi yang tinggal di pegunungan, di daerah beriklim
dingin atau di hutan yang sangat lembab.Minuman ini sekaligus dapat mengobati
sakit panas dalam (Sinaga,2008).
13
Menurut Haryanto (2006), khasiat kapulaga antara lain air rebusan batang
digunakan sebagai obat menurunkan panas (demam). Buahnya dipergunakan
untuk bahan penyedap dan penyegar makanan dan minuman. Buah kapulaga
berkhasiat sebagai obat batuk, amandel, haid tidak teratur, mulas, tenggorokan
gatal, radang lambung, demam, bau tubuh, bau mulut, sesak nafas, dan influenza.
Pemanfaatan kapulaga sebagai bahan aromatik, karminatif (mengurangi
gas dalam perut atau mengurangi perut kembung), mengobati batuk, mulut
berbau, dan gatal tenggorokan. Buah keringnya dipergunakan sebagai rempahrempah, misalnya dalam bumbu kari dan bumbu kue. Minyak atsiri dari biji
kapulaga digunakan sebagai penyedap kue-kue, gula-gula, parfum, dan obatobatan. Ada juga yang dipakai sebagai bahan baku pemuatan oil of cardamon
yang dijual lagi sebagai penyedap minuman botol dan makanan kaleng (Fachriyah
dan Sumardi, 2007).
C. Kandungan Kimia BuahKapulaga
Buah Kapulaga yang disuling mengandung minyak atsiri dengan
komposisi yaitu sineol, terpineol, borneol.Kadar sineol dalam buah lebih kurang
12%(Sinaga, 2008).Biji kapulaga mengandung 3-7% minyak atsiri yang terdiri
atas terpineol, terpinil asetat, sineol, alfa borneol, dan beta kamfer.Disamping itu
biji
juga
mengandung
lemak,protein,
kalsium
oksalat
dan
asam
kersik.Penyulingan biji diperoleh minyak atsiri yang disebut Oleum Cardamomi
yang digunakan sebagai stimulus dan pemberi aroma. Rimpang kapulaga
14
disamping mengandung minyak atsiri, juga mengandung saponin, flavonoida dan
polifenol, (Sinaga, 2008).
Komponen-komponen dalam kapulaga termasuk dalam golongan fenol
dan terpena (Santoso, 1988). Senyawa fenol aktif sebagai antibakteri dengan
mekanisme membentuk kompleks dengan protein sel sehingga menghambat kerja
enzim pada sel bakteri. Akibatnya struktur dinding sel akan mengalami denaturasi
protein. Diketahui pula bahwa pada umumnya dinding sel bakteri Gram positif
dan Gram negatif sebagian besar tersusun atas protein (Guenther, 1987). Berikut
adalah senyawa kimia yang umum menyusun buah kapulaga :
1. Terpenoida
Terpenoida atau isoprenoid merupakan salah satu senyawa organik yang
hanya tersebar di alam, yang terbentuk dari satuan isoprena ( CH3=C(CH3)CH=CH2). Senyawa terpenoida merupakan senyawa hidrokarbon yang
dibedakan berdasarkan jumlah satuan isoprena penyusunnya, kelompok metil
dan atom oksigen yang diikatnya (Robinson, 1995)
Senyawa terpenoidayang mempunyai aktifitas antimikrobia antara lain
borneol, sineol, pinene, kamfene dan kamfor (Conner, 1993).Senyawa
terpenoida terbentuk dari metabolit sekunder dari tumbuhan melalui jalur
pirufat, asetil koA, asam mevalonat. Terpenoida mempunyai rumus dasar
(C5H8)n
atau
dengan
unit
isoprene-2
metil-2,3
butadiena
(Harborne,1996).Terpenoida merupakan senyawa utama pada tumbuhan yang
menyusun minyak atsiri. Berikut adalah struktur kimia senyawa penyusun
minyak atsiri dalam buah kapulaga:
15
Gambar 3.Struktur senyawa yang terdapat dalam Kapulaga
(Sumber: Guenther, 1987).
Minyak atsiri merupakan salah satu senyawa organik yang banyak
ditemukan di alam dan berasal dari jaringan tumbuhan. Minyak atsiri
merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder yang mudah menguap
(volatil) dan bukan merupakan senyawa murni tetapi tersusun atas beberapa
komponen yang mayoritas berasal dari golongan terpenoida (Guenther,
1987).
Minyak atsiri (essensial oil) didefinisikan sebagai suatu kelompok dari
senyawa berbau (odorus), larut dalam alkohol, terdiri dari campuran eter,
aldehida, keton, dan terpen (Nychas dan Tassou (2000) di dalam Parhusip,
2006). Minyak atsiri umumnya merupakan gabungan kelompok-kelompok
senyawa volatil yang membentuk aroma spesifik dari spesies tanaman
tertentu. Kelompok-kelompok senyawa kimia yang terkandung dalam minyak
atsiri, diantaranya adalah: (a) hidrokarbon dengan formula kimia (C5H8)n,
sebagai
senyawa terpen rendah seperti
monoterpen, diterpen,
dan
seskuiterpen, (b) turunan oksigenasi dari senyawa-senyawa terpen diatas, (c)
senyawa-senyawa aromatik dengan struktur benzoid, dan/atau (d) senyawa-
16
senyawa yang mengandung nitrogen atau sulfur (Parhusip, 2006). Berikut
adalah kandungan senyawa yang terdapat dalam minyak atsiri buah kapulaga.
Tabel 1. Komposisi Senyawa di dalam Minyak Atsiri Kapulaga.
Komposisi
Persentase (%)
α-Pinene
β-Pinene
Sabinene
Myrcene
α-Phellandrene
Limonene
1,8-sineol
γ-Terpinene
ρ-Cymene
Terpinolene
Linalool
Linalyl asetat
Terpinen-4-ol
α-Terpeneol
α-Terpenyl asetat
Citronellol
Nerol
Geraniol
Metil eugenol
trans-Neolidol
(Sumber : Chempakam dan Sindhu, 2008)
1,5
0,2
2,8
1,6
0,2
11,6
36,3
0,7
0,1
0,5
3
2,5
0,9
2,6
31,3
2,6
0,3
0,5
0,5
2,7
2. Saponin
Beberapa saponin bekerja sebagai antimikroba dan saponin tertentu
menjadi penting karena dapat diperoleh dari beberapa tumbuhan dengan hasil
yang baik dan digunakan sebagai bahan baku untuk sintesis hormon steroid
yang digunakan dalam bidang kesehatan. Saponin merupakan glukosida yang
larut dalam air dan etanol, tetapi tidak larut dalam eter (Robinson, 1995).
Saponin merupakan zat aktif yang dapat meningkatkan permeabilitas
membran sehingga terjadi hemolisis sel, apabila saponin berinteraksi dengan
17
bakteri, maka bakteri tersebut akan pecah atau lisis (Ganiswara,1995). Hal ini
dibuktikan oleh penelitian yang dilakukan Poeloengan dan Praptiwi (2010),
buah
manggis
yang
mengandung
saponin
mampu
menghambat
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis.
3. Flavonoid
Flavanoid merupakan senyawa polar yang umumnya mudah larut
dalam pelarut polar seperti etanol, menthanol, butanol, aseton, dan lain-lain.
Flavanoid dalam tumbuhan terikat pada gula sebagai glikosida dan aglikon
flavanoid, gula yang terikat pada flavanoid mudah larut dalam air
(Harborne,1996).
Flavanoid merupakan golongan terbesar dari senyawa fenol, senyawa
fenol mempunyai sifat efektif menghambat pertumbuhan virus, bakteri, dan
jamur (Khunaifi,2010).Mekanisme kerja flavonoiddengan kecenderungan
mengikat protein, sehingga mengganggu proses metabolisme (Ganiswara,
1995). Pada penelitian yang dilakukan Lathifah (2008), flavanoid pada
blimbing wuluh berpotensi sebagai antibakteri pada Stapylococcus aureus dan
Escherichia coli.
D. Metode Ekstraksi
Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair
dengan bantuan pelarut. Ekstraksi merupakan proses pemisahan suatu bahan dari
campurannya, ekstraksi dapat dilakukan dengan berbagai cara. Ekstraksi
18
menggunakan pelarut didasarkan pada kelarutan komponen terhadap komponen
lain dalam campuran (Suyitno, 1989).
Tujuan ekstraksi bahan alam adalah untuk menarik komponen kimia yang
terdapat pada bahan alam. Ekstraksi ini didasarkan pada prinsip perpindahan
massa komponen zat ke dalam pelarut, perpindahan mulai terjadi pada lapisan
antarmuka kemudian berdifusi masuk ke dalam pelarut (Harborne, 1996). Berikut
adalah metode yang umum digunakan menurut (Darwis, 2000) adalah:
1. Maserasi.
Maserasi merupakan proses perendaman sampel dengan pelarut organik yang
digunakan pada temperatur ruangan (290C). Proses ini menguntungkan karena
perendaman dalam waktu tertentu akan memecah dinding dan membran sel,
sehingga senyawa metabolit dapat keluar.
2. Perkolasi.
Merupakan proses melewatkan pelarut organik pada sampel sehingga pelarut
akan membawa senyawa organik bersama-sama pelarut.
3. Metode Soklet.
Menggunakan soklet dengan pemanasan dan pelarut akan dapat dihemat
karena terjadinya sirkulasi pelarut yang selalu membasahi sampel. Cocok
untuk senyawa yang tidak terpengaruh panas.
4. Destilasi Uap.
Proses destilasi lebih banyak digunakan untuk senyawa organik yang tahan
pada suhu yang cukup tinggi, yang lebih tinggi dari titik didih pelarut yang
digunakan.
19
5. Pengempasan.
Metode ini lebih banyak digunakan dalam proses industri pada isolasi Crude
Palm Oil (CPO) dari buah kelapa sawit dan isolasi katekin dari gambir.
Maserasi merupakan cara yang sederhana, maserasi dilakukan dengan cara
merendam serbuk simplisia dalam pelarut. Pelarut akan menembus dinding sel
dan masuk kedalam rongga sel yang mengandung zat-zat aktif sehingga zat aktif
akan larut.Adanya perbedaan konsentrasi antara larutan zat aktif di dalam sel,
maka larutan yang pekat didesak keluar (Khunaifi, 2010).
Menurut Harborne (1996), metode ekstraksi secara maserasi dilakukan
dengan cara memasukkan 10 bagian simplisia ke dalam bejana, kemudian dituangi
dengan penyari 75 bagian, ditutup dan dibiarkan selama 5 hari, terlindung dari
cahaya sambil diaduk sekali-kali setiap hari lalu diperas dan ampasnya dimaserasi
kembali dengan cairan penyari. Penyarian diakhiri setelah pelarut tidak berwarna
lagi, lalu dipindahkan ke dalam bejana tertutup, dibiarkan pada tempat yang tidak
bercahaya, setelah dua hari lalu endapan dipisahkan.
E. Sifat Pelarut
Pemilihan
pelarut yang digunakan dalam ekstraksi harus berdasarkan
kemampuannya dalam melarutkan jumlah yang maksimal dari zat aktif dan
seminimal mungkin bagi unsur yang tidak diinginkan (Ansel, 1989).Pelarut
organik berdasarkan konstanta dielektrikum dapat dibedakan menjadi dua, yaitu
pelarut polar dan pelarut non-polar Semakin tinggi konstanta dielektrikumnya
20
maka pelarut semakin bersifat polar (Sudarmadji dkk., 1989).Besaran konstanta
dielektrikum suatu pelarut dapat ditunjukan pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2. Konstanta dielektrikum pelarut organik.
Pelarut
Konstanta
dielektrikum (D)
n-heksana
1,89
Petroleum eter
1,90
n-oktan
1,95
n-dekan
1,99
n-dodekan
2,01
n-toulen
2,38
Etil-asetat
6,08
Etanol
24,30
Metanol
33,60
Asam formiat
58,50
Air
80,40
(Sumber : Sudarmadji dkk., 1989)
Pelarut organik yang umum digunakan untuk memproduksi konsentrat,
ekstrak, absolut atau minyak atsiri dari bunga, daun, biji, akar, dan bagian lain
dari tanaman adalah etil asetat, n-heksana, petroleum eter, benzen, toluen, etanol,
isopropanol, aseton, dan air (Mukhopadhyay, 2002). Titik didih beberapa pelarut
dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Titik Didih Pelarut.
No
Pelarut
Titik Didih ( 0C)
1
Dietil Eter
34,6
2
Diklorometan
40,8
3
Heksan
68,7
4
Aseton
56,2
5
Etil Asetat
77,1
6
Etanol
78,3
7
Air
100
(Sumber: Mukhopadhyay, 2002)
Menurut Hukmah (2007), ada dua pertimbangan dalam memilih jenis
pelarut yaitu pelarut harus mempunyai daya larut yang tinggi dan pelarut tidak
21
berbahaya dan beracun. Pelarut yang sering digunakan dalam proses ekstraksi
adalah aseton, etil asetat, etanol, n-heksana, isopropil alkohol, dan metanol.
Penelitian ini menggunakan 3 variasi pelarut yaitu pelarut non-polar (nHeksana), semi-polar(etil asetat) dan polar(etanol).Pemilihan pelarut ini
berdasarkan sifat dari senyawa yang terdapat pada kapulaga yaitu minyak atsiri
yang bersifat non-polar, dan senyawa fenol yang bersifat polar.Penggunaan tiga
pelarut yang berbeda kepolaritasannya diharapkan akan diperoleh pelarut yang
optimum dalam mengekstrak buah kapulaga.
N-Heksana adalah sebuah senyawa hidrokarbon alkana dengan rumus
kimia C6H14(isomer utama n-heksana memiliki rumus CH3(CH3)4CH3. N-Heksana
merupakan jenis pelarut non-polar (Maulida dan Zulkarnaen, 2010). N-Heksana
dapat digunakan untuk mengekstraksi minyak nilam yang dapat digunakan
sebagai minyak atsiri (Maulida dan Zulkarnaen, 2010).
Etil asetat adalah senyawa organik dengan rumus CH3COOC2H5. Senyawa
ini merupakan ester dari etanol dan asam asetat. Senyawa ini berwujud cairan tak
berwarna, memiliki aroma khas. Etil asetat diproduksi dalam skala besar sebagai
pelarut. Etil asetat adalah pelarut polar menengah atau semi-polar yang volatil
(mudah menguap), tidak beracun, dan tidak higroskopis (Anonim, 2012 a).
Etil asetat yang juga dikenal dengan nana acetic ether adalah pelarut yang
banyak digunakan pada industri cat, thinner, tinta, plastik, farmasi, dan industri
kimia organik. Pada skala industri, etil asetat diproduksi dari reaksi esterifikasi
antara asam asetat (CH3COOH) dan etanol (C2H5OH) dengan bantuan katalis
dalam suasana asam (H2SO4) dan mengikuti reaksi berikut:
22
C2H5OH + CH3COOH  CH3COOCH2CH3 + H2O (Anonim,2012 a).
Etanol termasuk dalam alkohol primer, yang berarti bahwa karbon yang
berikatan dengan gugus hidroksil paling tidak memiliki dua atom hidrogen yang
terikat dengannya juga. Reaksi kimia yang dijalankan oleh etanol kebanyakan
berkutat pada gugus hidroksilnya (Lei dkk., 2002).
alkohol
rantai
tunggal,
dengan
rumus
Etanol termasuk dalam
kimiaC2H5OH
dan
rumus
empirisC2H6O.Etanol merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Etanol
sering disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil
(C2H5) (Lei dkk., 2002).
F. Antibakteri
Antibakteri merupakan bahan atau senyawa yang khusus digunakan untuk
menghambat pertumbuhan bakteri yang bersifat patogen. Antibakteri dapat
dibedakan berdasarkan mekanisme kerjanya, yaitu antibakteri yang menghambat
pertumbuhan
dinding
sel,
antibakteri
yang
mengakibatkan
perubahan
permeabilitas membran sel atau menghambat pengangkutan aktif melalui
membran sel, antibakteri yang menghambat sintesis protein, dan antibakteri yang
menghambat sintesis asam nukleat sel (Brooks dkk., 2005). Berdasarkan sifat
toksisitas selektifnya senyawa antibakteri mempunyai 3 macam efek terhadap
pertumbuhan mikrobia, yaitu: bakteriostatik memberikan efek dengan cara
menghambat pertumbuhan tetapi tidak membunuh. Bakteriosidal memberikan
efek dengan cara membunuh sel tetapi tidak terjadi lisis (pecah) sel. Bakteriolitik
menyebabkan sel menjadi lisis (pecah) sehingga jumlah sel berkurang atau terjadi
23
kekeruhan dalam medium pertumbuhan setelah penambahan antibakteri (Madigan
dkk., 2000).
Pelczar dan Chan (1998), menyatakan bahwa mekanisme kerja zat
antibakteri dalam melakukan efeknya terhadap mikroorganisme adalah sebagai
berikut:
1. Merusak Dinding Sel
Pada umumnya bakteri memiliki suatu lapisan luar yang disebut dinding
sel (peptidoglikan). Sintesis dinding sel ini melibatkan sejumlah langkah
enzimatik yang banyak diantaranya dihalangi oleh antibakteri. Rusaknya
dinding sel bakteri misalnya karena pemberian enzimlisosim atau hambatan
pembentukanya oleh karena obat antibakteri, dapat menyebabkan sel bakteri
lisis. Kerusakan dinding sel akan berakibat terjadinya perubahan-perubahan
yang mengarah pada kematian sel karena dinding sel berfungsi sebagai
pengatur pertukaran zat-zat dari luar dan kedalam sel, serta memberi bentuk sel
(Pelczar dan Chan,1998). Menurut Murray dkk. (1998), beberapa antibiotik
yang mampu bekerja menghambat atau merusak pembentukan dinding sel
antara lain penisilin, bastrasin, vankomisin, dan teikoplasin.
2. Mengubah Permeabilitas Membran sel.
Sitoplasma semua sel hidup dibatasi oleh selaput yang disebut
membranesel yang mempunyai permeabilitas selektif, membran ini tersusun
atasfosfolipid
dan
keluarmasuknya
protein.
zat
Membran
antarsel
dengan
sel
berfungsi
lingkungan
untuk
luar,
mengatur
melakukan
pengangkutanzat-zat yang diperlukan aktif dan mengendalikan susunan dalam
24
diri sel.Proses pengangkutan zat-zat yang diperlukan baik kedalam maupun
keluarsel dimungkinkan karena didalam membran sel terdapat enzim
proteinuntuk mensintesis peptidoglikan komponen membran luar(Pelczar dan
Chan,1998).
Dengan
rusaknya
dinding
sel,bakteri
secara
otomatis
akan
berpengaruhpada membrane sitoplasma, beberapa bahan antibakteri seperti
fenol,kresol,
detergen
dan
beberapa
antibiotik
dapat
menyebabkan
kerusakanpada membrane sel, bahan-bahan ini akan menyerang dan
merusakmembran
sel
mengalamikerusakan.
sehingga
Kerusakan
fungsi
pada
semi
permeabilitas
membran
sel
membran
ini
akan
mengakibatkanterhambatnya sel atau matinya sel (Pelczar dan Chan,1998).
Jenis antibiotik yang mengganngu permeabilitas membran sel adalah
peptida nisin yang dihasilkan oleh beberapa galur Lactococcus lactis, butylated
hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluena BHT), asam p-kumarat dan
asam kafeat (Parhusip, 2006).
3. Kerusakan Sitoplasma.
Sitoplasma atau cairan sel terdiri atas 80% air, asam nukleat,
protein,karbohidrat, lipid, ion anorganik dan berbagai senyawa dengan
bobotmolekul
rendah.
Kehidupan
suatu
sel
tergantung
pada
terpeliharanyamolekul-molekul protein dan asam nukleat dalam keadaan
alamiahnya.Konsentrasi tinggi beberapa zat kimia dapat mengakibatkan
koagulasi dandenaturasi komponen-komponen seluler yang vital (Pelczar dan
Chan,1998).
25
4. Menghambat Kerja Enzim.
Didalam
sel
terdapat
enzim
dan
protein
yang
membantu
kelangsunganproses-proses metabolisme, banyak zat kimia telah diketahui
dapatmengganggu
reaksi
biokimia
misalnya
logam-logam
berat,
golongantembaga, perak, air raksa dan senyawa logam berat lainnya
umumnyaefektif sebagai bahan antibakteri pada konsentrasi relatif rendah.
Logam-logam
ini akan mengikat gugus enzim sulfihidril yang berakibat
terhadap perubahan protein yang terbentuk. Penghambatan ini dapat
mengakibatkanterganggunya metabolisme atau matinya sel (Pelczar dan
Chan,1998).
Beberapa senyawa yang mampu menghambat kerja enzim antar lain
adalah nitrit dapat menghambat enzim fosfat dehidrogenase, sulfit akan
menginaktifkan enzim yang memiliki ikatan disulfida, asam benzoat dapat
menghambat aktivitas a-ketoglutarat dehidrogenase dan suksinat dehidrogenase
(Parhusip, 2006).
5. Menghambat Sintesis Asam Nukleat Dan Protein
DNA, RNA dan protein memegangperanan amat penting dalam sel.
Beberapa bahan antibakteri dalam bentuk antibiotik, misalnyakloramfenikol,
tetrasilin, pirumisin mampu menghambat sintesis protein.Sedangkan, sintesis
asam nukleat dapat dihambat oleh senyawa antibiotikmisalnya mitosimin.
Apabila terjadi gangguan pada pembentukan atau padafungsi zat-zat tersebut
dapat mengakibatkan kerusakan total pada sel (Pelczar dan Chan,1998).
26
G. Jenis Bakteri Uji
Bakteri dapat digolongkan menjadi 2 kelompok yaitu Gram positif dan
negatif, jika dilihat pada perbedaan struktur dinding sel. Bakteri Gram positif
memiliki dinding sel yang terdiri atas lapisan peptidoglikan yang tebal dan asam
teikoat, sedangkan bakteri Gram negatif memiliki lapisan luar berupa
lipopolisakarida yang terdiri atas membran dan lapisan peptidoglikan yang tipis
terletak pada periplasama (di antara lapisan luar dan membran sitoplasmik) (Volk
dan Wheeler, 1993). Pada bakteri Gram positif dinding sel mengandung 90%
peptidoglikan serta lapisan tipis asam teikoat dan asam teikuronat yang bermuatan
negatif. Pada bakteri Gram negatif, pada lapisan di luar dinding sel ada yang
mengandung
5-10%
peptidoglikan,
selebihnya
terdiri
dari
protein,
lipopolisakarida dan lipoprotein (Madigan dkk., 2000).
Gambar 4. Struktur dinding sel bakteri Gram positif dan negatif.
(Sumber : Moat dkk., 2002).
Dinding sel bakteri Gram positif berlapis tunggal yang terdiri dari lipida
sebesar 1-4 %, sedangkan dinding sel bakteri Gram negatif mengandung tiga
polimer yang terletak di luar lapisan peptidoglikan: lipoprotein, porin matriks dan
27
lipoposakarida. Lipopolisakarida dinding sel Gram negatif terdiri atas suatu lipid
komplek yang disebut lipid A. Lipid A atas suatu rantai
satuan disakarida
glukosamin yang dihubungkan dengan ikatan pirofosfat, tempat melekat sejumlah
asam lemak berantai panjang (Madigan dkk., 2000).
Kapulaga diketahui memiliki kemampuan dalam mengobati penyakit pada
tenggorokan, seperti batuk, amandel, tenggorokan gatal dan juga penyakit pada
perut, seperti perut mulas (Haryanto, 2006; Maryani dan Kristiana, 2004).Pada
penelitian ini digunakan 2 bakteri yaitu Escherichia coli sebagai perwakilan
bakteri Gram negatif yang sering terdapat pada saluran pencernaan terutama
ususdan Streptococcus pyogenes sebagai perwakilan dari bakteri Gram positif
yang sering menginfeksi tenggorokan.
1. Escherichia coli
Escherichia coliadalah salah satu jenis bakteri Gram negatif.Pada
umumnya bakteri ini hidup di dalam tinja dan bisa menyebabkan diare, muntaber
dan masalah pencernaan lainnya.Escherichia coli hidup di kolon (usus besar)
manusia, berfungsi membantu membusukkan sisa pencernaan juga menghasilkan
vitamin B12 dan vitamin K yang penting dalam proses pembekuan darah (Volk
dan Wheeler, 1993).
Escherichia coli adalah bakteri gram negatif yang berbentuk batangpendek
lurus (kokobasil), dengan ukuran 1,1-1,5 μm x 2,0-6,0 μm. Escherichia
colitidakmemiliki kapsul dan spora. Bersifat anaerob fakultatif, tumbuh dengan
mudah pada medium nutrien sederhana (Pelczar dan Chan, 1998).Kedudukan
taksonomiEscherichia coli menurut NCBI (2010), sebagai berikut :
28
Kerajaan : Bacteria
Filum : Proteobacteria
Kelas : Gammaproteobacteria
Bangsa : Enterobacteriales
Suku
: Enterobacteriaceae
Marga : Escherichia
Jenis
: Escherichia coli
Escherichia coli memproduksi enterotoksin yang tahan panas dapat
menyebabkan diare yang ringan, sedangkan enterotoksin yang tidak tahan panas
dapat menyebabkan sekresi air dan klorida ke dalam lumen usus, dan
menghambat reabsorbsi natrium (Jawetz dkk., 1991). Pada penelitian yang
dilakukan oleh Yuriadi (2003), Escherichia coli resisten terhadap penisilin dan
tetrasiklin.
2. Streptococcus pyogenes
Streptococcus pyogenes merupakan bakteri Gram positif, non-motil, tidak
berspora, berbentuk kokus yang membentuk rantai, berdiameter 0,6-1,0
mikrometer dan anaerob fakultatif. Bakteri ini melakukan metabolisme secara
fermentasi.Streptococcus pyogenes digolongkan ke dalam bakteri hemolitik-β,
sehingga membentuk zona terang bila ditumbuhkan dalam medium agar darah
(Cunningham, 2000).Kedudukan taksonomi Streptococcus pyogenes
Anonim (2007), sebagai berikut;
Kerajaan : Bacteria
Filum : Firmicutes
Kelas : Bacili
Bangsa : Lactobacilales
Suku : Streptococcaceae
Marga : Streptococcus
Spesies : Streptococcus pyogenes
menurut
29
Streptococcus pyogenesmerupakan kelompok bakteri Gram positif dan
penyebab terjadinya infeksi bernanah, radang tenggorokan, impetigo (infeksi
kulit), dan jaringan lunak (selulit, dan necrotizing fasciitis), serta beberapa
penyakit
sistemik.
Streptococcus
pyogenesadalah
patogen
menginfeksi manusia. Untuk menjadi patogen Streptococcus
yang
hanya
pyogenes
dilengkapi dengan faktor virulensi, baik berupa molekul permukaan maupun yang
disekresikan. Faktorvirulensi yang disekresikan mempunyai fungsi penting karena
berinteraksi dengan komponen inang untuk menyebabkan infeksi dan penyakit
pada manusia.Faktor virulensi tersebut mencakup sejumlah protease, DNAse,
superantigen, dan aktivator plasminogen (Retnoningrum, 2009). Pada penelitian
yang dilakukan Yuriadi (2003), Streptococcus pyogenes
resisten terhadap
antibiotik penisilin.
H. Antibiotik
Antibiotik merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh beberapa
spesies organisme dan bersifat toksik terhadap spesies organisme lain. Sifat toksik
senyawa-senyawa
yang
terbentuk
mempunyai
kemampuan
menghambat
pertumbuhan bakteri (efek bakteriostatik) dan ada yang langsung membunuh
bakteri (efek bakterisid) yang kontak dengan antibiotik tersebut (Sumardjo, 2009).
30
Gambar 5. Mekanisme Kerja Antibiotik pada Sel Bakteri
(Sumber : Murray dkk., 1998).
Ampisilin adalah anggota kelompok penisilin yang tahan asam termasuk
tahan asam lambung. Kelompok penisilin ini memiliki gugus phenoxyl yang
terikat oleh gugus alkyl dari rantai alkilnya. Kemampuan membunuh bakteri ini
karena penisilin menghambat perkembangan dinding sel bakteri dengan jalan
menjadikanin-aktif, dengan demikian tidak memungkinkan terhubungnya kedua
lapis linear serabut peptidoglycan
yang terdapat di kedua lapis dinding sel
sebelah dalam (Yuriadi, 2003). Menurut Brander dan Pugh (1982) di dalam
Yuriadi (2003), ampisilin efektif melawan bakteri seperti Streptococcus,
Staphylococcus fecalis, Corynebacterium, Clostridium, Escherichia coli, Brucella
dan Pasteurella. Dosis parental yang dianjurkan adalah 2-7 mg/kg bb per hari,
selama 3-6 hari.
Mekanisme kerja ampisilin dapat dilihat
pada gugus amino yang
membantu ampisilin menembus membran terluar dari bakteri. Aktivitas
31
antibakteri ampisilin dapat dilihat dari kemampuannya menghambat enzim
transpeptidase. Enzim ini sangat dibutuhkan dalam biosintesis dinding sel,
sehingga apabila enzim ini terhambat maka dinding sel tidak terbentuk sempurna
dan sel akan menjadi lisis. Oleh karena itu, ampisilin mempunyai aktivitas
antibakteri bakteriolitik (Volk dan Wheeler, 1993).
Streptomisin dihasilkan oleh Streptomyces griseu, suatu bakteri tanah yang
diisolasi oleh Walkman dan rekan-rekannya, yang melaporkan mengenai aktivitas
antibiotik pada tahun 1944.Streptomisin menjadi antibiotik utama untuk
kemoterapi tuberkolosis, namum resistensi berkembang sangat cepat terhadap
antibiotik ini (Pleczar dan Chan, 1998).
Mekanisme kerja streptomisindalam menghambat bakteri yaitu dengan
berikatan pada salah satu protein dalam subunit ribosom 30S. Pengikatan protein
tersebut menyebabkan pembacaan yang salah pada mRNA dan mencegah ribosom
setelah terikat pada asam amino pertama membentuk protein.Hasilnya mRNA
terikat hanya pada ribosom tunggal pada tempat permulaannya dan ribosom
tersebut tidak dapat bergerak (Volk & Wheeler, 1993).
Penelitian yang dilakukan Yuriadi (2003), mengenai resistensi dan
sensitivitas bakteri pada Kuda penderita pneumonia terhadap antibiotik. Pada
penelitian terhadap Escherichia coli dan
Streptococcussp. menunjukkan sifat
resisten dan juga sensitif terhadap streptomisin dan ampisilin. Dari hasil penelitian
ini ampisilin dan streptomisin masih bisa digunakan sebagai antibiotik pada
Escherichia coli danStreptococcus pyogenes.
32
I. Parameter Penentuan Aktivitas Antibakteri
1. Penentuan Zona Hambat
Pengujian daya antibakteri terhadap spesies bakteri dapat dilakukan
dengan beberapa cara yaitu menggunakan metode dilusi dan metode difusi
(Jutono dkk., 1980). Metode difusi agar (agar diffusion method) pada prinsipnya
mikrobia uji diinokulasikan pada medium agar dalam cawan petri kemudian
kertas saring maupun sumuran yang mengandung zat antibakteri diletakkan pada
medium agar. Setelah diinkubasi, garis tengah diameter hambatan jernih (zona
jernih) yang mengelilingi kertas saring maupun sumuran merupakan ukuran
kekuatan hambatan zat antibakteri terhadap bakteri yang diuji (Madigan dkk.,
2000).
Ekstrak yang dimasukkan ke dalam sumur atau lubang akanberdifusi
masuk kedalam agar selama masa inkubasi. Bila memilikisifat antimikroba,
ekstrak ini akan menimbulkan gradien konsentrasidi dalam agar dan membentuk
penghambatan yang akan terlihatsebagai zona bening (Fadhilla, 2010). Semakin
jauh jarak masuk ke dalam agar, makakonsentrasi ekstrak yang dapat menghambat
pertumbuhan bakteri ujijuga akan semakin berkurang. Berkurangnya konsentrasi
berarti kekuatan ekstrak berkurang dan hanya beberapa bakteri yang
dapatterhambat.Hal inilah yang menimbulkan gradien konsentrasi padatingkattingkat konsentrasi tertentu (Davidson dan Parish, 1993).
2. Penentuan Konsentrasi Hambat Minimum
MIC (Minnimum Inhibitory Concentration) adalah konsentrasi terendah
dari suatu senyawa antibakteri dimana antibakteri tersebut masih memiliki
33
kemampuan menghambat bakteri dalam periode inkubasi tertentu (Davidson dan
Parish, 1993). Penentuan nilai KHM dilakukan pada ekstrak buah kapulaga
optimum yang mampu menghambat pertumbuhan Escherichia coli dan
Streptococcus pyogenes. Pengukuran konsentrasi hambat minimum dilakukan
dengan melakukan pengenceran serial ekstrak buah kapulaga dengan konsentrasi
0,625; 1,25; 2,5; 5;10%. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Kusumangtyas
(2008),
ekstrak
daun
sirih
mampu
menghambat
Trichophyton
mentagrophytesdengan nilai konsentrasi hambat minimum sebesar 5%.
J. Hipotesis
1. Ekstrak segar buah kapulaga memiliki kemampuan terbaik dalam
menghambat Escherichia coli dan Streptococcus pyogenes.
2. Pelarut etil asetat adalah pelarut yang paling tinggi aktivitasnya dalam
menghambat Escherichia coli dan Streptococcus pyogenes.
3. Nilai Konsentrasi Hambat Minimal ekstrak buah kapulaga (Amomum
compactum Soland ex Maton)paling baik sebesar 5%.